Les Techniques de la fabrication additive

Fabrication additive : Procédés et solutions

| Auteur / Rédacteur: Source : Farinia Group / Gilles Bordet

Présenté en 2017 au salon du Bourget cette turbine fabriquée par l'entreprise Fusia emploie un procédé de fusion laser de poudre métallique.
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Présenté en 2017 au salon du Bourget cette turbine fabriquée par l'entreprise Fusia emploie un procédé de fusion laser de poudre métallique. (Source : Fusia)

La fabrication additive métallique sera un jour prochain en passe de remplacer bon nombre d'opérations d'usinage classique. Mais si le procédé se démocratise à vitesse grand V il n'est pas toujours simple de différencier les différentes techniques existantes. Petit tour d'horizon des solutions en FA

La fabrication additive (ou impression 3D) s’oppose à la fabrication soustractive où l’on enlève de la matière pour atteindre la forme désirée. Dans la fabrication additive, les pièces en 3D sont construites par addition de couches successives de matière sous contrôle d’un ordinateur. À ses débuts, l'impression 3D a principalement été utilisée pour le prototypage rapide, mais les fabricants ont rapidement découvert le potentiel offert par ce nouveau processus de fabrication. Avoir recours à la fabrication additive, en particulier dans les applications de pointe comme celles de l'aerospatiale et de l’automobile, permet non seulement de produire efficacement des composants, mais aussi d’en créer de nouveaux, innovants, qui n’étaient pas réalisables auparavant. Certains des matériaux les plus utilisés pour ces applications exigeantes, comme l’Inconel 718 et le titane Ti6Al4V, peuvent être imprimés en 3D. La « fabrication additive » (FA) est un terme qui en englobe beaucoup d'autres, tels que « impression 3D », « prototypage rapide », « fabrication rapide », « fabrication numérique directe » ou « fabrication par couche ».

Plus généralement, elle regroupe tout processus qui ne fonctionne pas par fabrication soustractive, mais dans lequel les objets sont produits à partir de modèles 3D, généralement couche après couche.

Appelé communément « impression 3D », le terme « fabrication additive » est celui à employer dans un cadre industriel. En effet, les processus de fabrication additive sont tous additifs mais tous ne s’apparentent pas à de l’impression.

La fabrication additive, dans quel but ?

En termes de faisabilité, les applications de la fabrication additive semblent illimitées. Cette technologie offre un niveau élevé de complexité de conception, et ce, à un prix abordable. Parmi ses autres avantages, on compte tout particulièrement la consolidation des conceptions assemblées et l'intégration de fonctions supplémentaires.

L'approche par couches est simple mais la vitesse, la répétabilité, la qualité et la flexibilité des matériaux propres à cette technologie ont longtemps limité son utilisation au prototypage rapide et à la visualisation pré-production de modèles.

Sous l'impulsion des dernières grandes avancées technologiques dans le domaine, la FA est aujourd’hui utilisée pour fabriquer des produits finis à destination de l’industrie aéronautique, la dentisterie, les implants chirurgicaux, l’automobile, et même pour les produits de luxe.

Les applications les plus courantes sont :

  • La visualisation et la validation expérimentale de la conception de produits (prototypage).
  • La fabrication d'outillage industriel.
  • La création de produits hautement personnalisés au client.
  • La production de composants en petites séries.

Certaines applications actuellement en développement sont :

  • La création d'organes et de tissus humains.
  • La construction d’édifices architecturaux (maisons, etc ...).
  • La confection de vêtements.
  • La préparation de produits alimentaires.

De nos jours, l’utilisation de la fabrication additive est la plus pertinente dans les applications aéronautiques et spatiales car le gain de complexité offert aux géométries des objets permet d’obtenir des composants légers (réduisant la consommation énergétique) et de consolider les assemblages en réduisant le nombre de leurs composants (améliorant ainsi la fiabilité).

Ces possibilités sont transposables aux constructeurs automobiles, leur permettant de produire des véhicules plus légers que ce qu’autorisaient les procédés de fabrication classiques.

Enfin, la technologie de la FA apporte des avantages importants pour le travail de matériaux de haute qualité tels que l'Inconel 718 et le titane Ti6Al4V, dont le prix est relativement élevé. En effet, ces matériaux sont traditionnellement difficiles à usiner pour atteindre des formes complexes, ce qui entraine d’importantes pertes de matière. La FA ne produit, quant à elle, que très peu de déchets.

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